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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 218 毫秒
1.
提出了一种考虑屈曲的复合材料加筋壁板铺层顺序优化方法。基于复合材料加筋壁板屈曲载荷求解的能量法,系统推导了轴压载荷作用下复合材料加筋壁板蒙皮、筋条局部屈曲载荷的显示表达式,考虑了加筋壁板各板元之间的弹性支持作用及筋条下缘条的影响,引入工程法求解了加筋壁板整体屈曲载荷。基于国产自主结构分析软件HAJIF中的复合材料铺层工程数据库,以铺层参数为中间变量,利用本文提出的复合材料加筋壁板屈曲载荷求解方法,构建了考虑屈曲的复合材料加筋壁板铺层顺序优化设计流程并完成程序实现,将最小二乘法用于最优铺层顺序与工程铺层数据库的匹配。相比于传统有限元计算方法,本文提出的复合材料加筋壁板屈曲载荷求解方法具备较好的求解精度及求解效率。复合材料加筋壁板优化算例表明,采用本文提出的加筋壁板屈曲载荷分析及其优化方法,在结构重量不变的前提下,屈曲载荷提高约17%,且铺层顺序优化结果可直接从铺层工程数据库中提取并用于工程实际。   相似文献   

2.
复合材料加筋壁板结构选型设计   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
金迪  寇艳荣 《复合材料学报》2016,33(5):1142-1146
为确定某型飞机平尾壁板结构截面尺寸参数,验证计算分析方法是否合理、有效,通过有限元屈曲分析与试验相结合的手段,对复合材料加筋壁板轴压稳定性进行研究。研究了复合材料加筋壁板在相同支持条件下,提高加筋壁板筋条截面积占总截面积的比例对复合材料加筋壁板初始屈曲和承载能力的影响。试验结果表明:试验结果与计算结果较为接近,说明计算中采用的分析方法和分析模型准确有效;在筋条截面积比例提高3.0%的情况下,屈曲载荷提高10.0%左右。所得结论可指导复合材料加筋壁板设计在型号研制中的应用,为初步确定平尾壁板结构截面形式和尺寸提供参考。   相似文献   

3.
提出一种以承载效率最高作为目标的新设计方法, 对复合材料加筋板的承载能力进行优化。讨论了不同压缩与弯曲刚度的匹配模式与加筋板临界失稳载荷的关系。将全局失稳载荷、局部失稳载荷与静载荷的接近程度作为结构承载效率的量化标准, 通过静载荷的控制, 使结构的稳定性向着效率最高的方向优化。以宏观的加筋板压缩与弯曲刚度参数作为设计变量, 构建了一种可用于结构效率优化的代理模型, 避免了局部最优点的出现, 更便于数值寻优。通过有限元分析验证, 优化后壁板的临界失稳载荷与所施加的静载荷基本一致, 反映出较高的效率, 从而验证了该方法的可靠性。   相似文献   

4.
基于等效模型的帽型复合材料加筋壁板优化设计   总被引:1,自引:0,他引:1  
本工作提出了一种优化复合材料帽型加筋壁板稳定性的有效方法,该方法是基于在PATRAN软件中用单层板来模拟层合板的力学性能的想法。其中用层合板建的加筋板模型称为详细模型,改用单层板建的称为等效模型。对于航空结构中常见的帽型加筋壁板,本工作采用反映实际壁板形状的高精度有限元模型,分别建立了详细模型和等效模型。比较得出两种模型的一阶线性失稳因子和失稳应变基本一致,从而验证了将等效模型用于帽型加筋壁板结构稳定性分析的可行性。为了便于验证该优化方法的有效性,本工作只考虑加筋板的筋条厚度一致的情况。传统方法在优化蒙皮和筋条厚度时需要优化层合板的每个单层的铺层厚度和铺层顺序,本文提出的优化方法只需要解决单层板的厚度优化问题,相比本方法大大减少了设计变量。本工作用此方法优化得到了两个参数不同的复合材料帽型加筋板的最优屈曲性能,发现只需要2~4次迭代优化就可以收敛,收敛速度很快。  相似文献   

5.
为满足复合材料产品数字化研制环境对产品数据管理和应用的需求,建立复合材料典型构件数据库系统是很有必要的.本工作在深入分析复合材料领域内国内外数据库系统的发展现状及壁板构件数据结构特点的基础上,运用一种面向对象的层次化建模技术完成复合材料壁板构件数据模型的构建,并详细分析了复合材料加筋壁板数据库系统基本对象模型和对象属性模型的结构及其相互关系.根据复合材料加筋壁板数据模型系统结构,完成了复合材料壁板构件数据库体系的设计实现.基于数据库系统技术支持,设计人员可以简化复合材料设计步骤,提高设计效率并有利于实现复合材料结构的合理设计.  相似文献   

6.
含脱粘损伤的复合材料加筋板压缩破坏渐进损伤数值分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文提出了基于连续损伤力学的复合材料层合加筋壁板渐进损伤分析模型。该模型采用界面单元模拟筋条和壁板之间的连接界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads准则和Hashin准则作为失效判据,基于内嵌连续损伤状态变量的材料刚度退化方案,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的破坏过程,分析了结构相应失效模式的细观失效机理。数值分析结果与实验数据吻合较好,证明该方法的合理性和有效性,并详细探讨了界面单元关键参数和层板铺设角度对加筋壁板结构力学响应的影响规律,得到了一些富有价值的结论。  相似文献   

7.
根据复合材料工字型加筋壁板的工艺铺设特点,建立了一种特殊的有限元模型,将工字型筋条按照凸缘顶板、[形腹板、凸缘底板、以及蒙皮四个层合板进行建模。针对工字型加筋壁板的铺层特征,本研究采用二级优化策略对工字型加筋壁板进行以静强度、刚度和稳定性为约束条件的轻量化设计,与一级优化(铺层厚度和弯曲刚度系数的调整)相比,二级优化采用改进的自适应遗传算法优化层合板的铺层顺序,优化设计结果可以直接用于工程应用,有限元模型和优化方法对复合材料工字型加筋壁板的设计具有指导意义。  相似文献   

8.
介绍了复合材料整体化结构的制造成本估算方法。将成本作为主要的优化设计参,针对蒙皮加筋壁板结构采用共固化成型技术,考虑结构约束及与成型工艺相关的制造约束,提出了在压力和剪切力作用下复合材料蒙皮加筋壁板结构基于成本2质量平衡的优化设计方法。以蒙皮 T形加筋为例,分别选取最小质量和最小成本为优化目标参量验证工时估算模型的有效性。讨论了7种常见形状加筋整体化壁板结构的制造成本和质量,估算值与实验值吻合较好。研究结果表明,蒙皮T形筋制造工时最短而质量仅高于最小质量J形结构的0.5%,是基于成本2质量平衡优化的最佳选择结构。研究结果为复合材料整体化蒙皮加筋结构设计提供指导。  相似文献   

9.
采用等效有限元模型的复合材料机翼结构优化   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
在机翼设计过程中,将等效有限元模型(EFEM)方法应用于考虑静力学和动力学要求的机翼结构优化。提出了"三步走"的结构优化策略,将一个多变量的复杂优化问题转换为一系列少变量的简单优化问题,对某支线客机的复合材料机翼进行了优化设计。首先以位移、静强度和颤振速度作为约束条件对机翼复合材料铺层比例进行优化;然后以静强度和结构稳定性作为约束,以最小化结构质量和结构效率作为优化目标,对各翼肋之间的加强壁板进行优化设计;最后再以位移和颤振速度为约束,对机翼结构总体刚度进行优化设计。结果表明:EFEM方法具有快速建模和计算量少的优点,采用"三步走"优化策略具有更高的效率,适用于初步机翼结构优化设计。  相似文献   

10.
研究了复合材料加筋板翼面结构稳定性问题,分析了加筋板在压缩和剪切等载荷作用下的稳定性安全裕度。利用计算复合材料加筋板屈曲及后屈曲承载能力的方法,验证复杂受载情况下结构的稳定性。验证对象是一个优化后的满足强度、刚度和工艺制造要求的复合材料机翼。该机翼在各种载荷工况下的内力分布情况由MSC.NASTRAN分析得到,通过本文提出的方法得到每块蒙皮的稳定性承载能力。然后给出复合材料层合板在复杂载荷下的屈曲及后屈曲安全裕度的计算准则,验证优化后的机翼加筋板是否满足稳定性设计要求。该方法可作为约束集成到结构优化系统平台中。  相似文献   

11.
以船舶结构优化设计为背景,针对目前结构安全余量过高导致加筋板板筋刚度过匹配现状,提出板筋刚度匹配临界刚度的概念,推导了板筋刚度比关系式。以T型复合材料筋材为对象,建立优化模型,基于Isight软件平台对设计变量进行灵敏度分析,简化设计变量。采用多岛遗传算法对筋材开展多变量优化设计,结合工程实际在筋材优化结果基础上确定设计方案,并开展复合材料加筋板力学性能试验研究,验证了多变量优化设计方法的可行性。研究表明:利用提出的加筋板板筋刚度比关系式,可以指导板筋刚度匹配设计;对T型复合材料筋材进行优化设计时,提升腹板高度对优化目标影响最明显;在等刚度约束前提下,提出的T型筋材优化设计方案能够较好地实现优化目标,同时保证了较优的经济性。   相似文献   

12.
The present investigation is devoted to the development of a new optimal design of lateral wing upper covers made of advanced composite materials, with special emphasis on closer conformity of the developed finite element analysis and operational requirements for aircraft wing panels. In the first stage, 24 weight optimization problems based on linear buckling analysis were solved for the laminated composite panels with three types of stiffener, two stiffener pitches and four load levels, taking into account manufacturing, reparability and damage tolerance requirements. In the second stage, a composite panel with the best weight/design performance from the previous study was verified by nonlinear buckling analysis and optimization to investigate the effect of shear and fuel pressure on the performance of stiffened panels, and their behaviour under skin post-buckling. Three rib-bay laminated composite panels with T-, I- and HAT-stiffeners were modelled with ANSYS, NASTRAN and ABAQUS finite element codes to study their buckling behaviour as a function of skin and stiffener lay-ups, stiffener height, stiffener top and root width. Owing to the large dimension of numerical problems to be solved, an optimization methodology was developed employing the method of experimental design and response surface technique. Optimal results obtained in terms of cross-sectional areas were verified successfully using ANSYS and ABAQUS shared-node models and a NASTRAN rigid-linked model, and were used later to estimate the weight of the Advanced Low Cost Aircraft Structures (ALCAS) lateral wing upper cover.  相似文献   

13.
This paper presents a design methodology for a laminated composite stiffened panel, subjected to multiple in-plane loads and bending moments. Design variables include the skin and stiffener ply orientation angles and stiffener geometry variables. Optimum designs are sought which minimize structural weight and satisfy mechanical performance requirements. Two types of mechanical performance requirements are placed on the panel, maximum strain and minimum strength. Minimum weight designs are presented which document that the choice of mechanical performance requirements cause changes in the optimum design. The effects of lay-up constraints which limit the ply angles to user specified values, such as symmetric or quasi-isotropic laminates, are also investigated.  相似文献   

14.
传统可靠性设计难以符合现代设计要求,对舱体进行稳健性优化设计,可提高其综合可靠性。基于基体破坏和纤维断裂两种失效模式,采用验算点法求解复合材料单层可靠度。基于最终层失效假设,提出把结构看作由串联子系统组成的并联系统的思想,结合材料刚度比率退化准则和单层可靠度理论,采用概率逐步失效分析方法,计算出主要失效链,从而得出结构的失效概率。复合材料舱体设计变量复杂,提出二级优化方法思想:一级为系统级布局优化,对加强筋截面形状、位置确定等参数进行优化;二级为子系统级尺寸优化,对筋截面尺寸、复合材料各铺层厚度等参数进行优化。采用自适应随机搜索遗传算法,以复合材料舱体质量最小为目标函数,以可靠度要求为约束条件,采用稳健性协调优化方法,对存在初始缺陷的复合材料舱体进行稳健性优化,为复合材料结构优化设计提供参考。  相似文献   

15.
A design strategy for optimal design of composite grid-stiffened cylinders subjected to global and local buckling constraints and strength constraints was developed using a discrete optimizer based on a genetic algorithm. An improved smeared stiffener theory was used for the global analysis. Local buckling of skin segments were assessed using a Rayleigh-Ritz method that accounts for material anisotropy. The local buckling of stiffener segments were also assessed. Constraints on the axial membrane strain in the skin and stiffener segments were imposed to include strength criteria in the grid-stiffened cylinder design. Design variables used in this study were the axial and transverse stiffener spacings, stiffener height and thickness, skin laminate stacking sequence and stiffening configuration, where stiffening configuration is a design variable that indicates the combination of axial, transverse and diagonal stiffener in the grid-stiffened cylinder. The design optimization process was adapted to identify the best suited stiffening configurations and stiffener spacings for grid-stiffened composite cylinder with the length and radius of the cylinder, the design in-plane loads and material properties as inputs. The effect of having axial membrane strain constraints in the skin and stiffener segments in the optimization process is also studied for selected stiffening configurations.  相似文献   

16.
为获得高承载效率的带蒙皮纤维缠绕复合材料圆柱网格结构,利用有限元法对其轴压稳定性进行了分析.同时,结合ANSYS的二次开发语言APDL编写了圆柱网格结构参数化设计程序,并运用该程序研究了带蒙皮圆柱网格结构载荷质量比随纵筋缠绕角度、筋横截面积、筋高宽比、纵筋对数以及环筋条数的变化规律.对于一定尺寸的网格结构在INSTRO...  相似文献   

17.
An optimal design approach of machine tool bed with the aim of obtaining an eco-efficient machine structure is studied. The suggested method includes three phases. The first is the layout design optimization of stiffener plates inside bed. In order to improve the design efficiency, a simplified design model called fiber model is suggested, and the layout of the stiffener plates inside bed is optimized by changing a 3-dimensional topology design optimization problem to a 2-dimensional problem. The second is the detailed sizing optimization of stiffener plates and supporting blocks under the structure based on the initial optimal model resulted from phase one. Finally, a topology design optimization process is implemented to obtain a reasonable distribution of manufacturing holes in bed structure. By considering the manufacturing requirement, an optimal bed structure is obtained. The validity of the suggested method is confirmed by a typical cylindrical grinding machine tool bed, and the result shows that the suggested method is effective, and the optimal structure has much better mechanical and economical performance by comparing with the original structures.  相似文献   

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